淺談溫度變送器檢驗、維護與故障處理

【摘要】溫度變送器作為典型的溫度計量儀表，為保證其計量性能滿足現場使用要求，需開展定期的檢驗測試及運行維護工作，并需對現場出現的設備故障進行及時的修復與處理。本文旨在對溫度變送器的典型檢驗維護與故障處理技術進行介紹。

引言

溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經過穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、V/I轉換、恒流及反向保護等電路處理后，轉換成與溫度成線性關系的標準電流或電壓信號。主要用于工業(yè)過程溫度參數的測量與控制[1]。

溫度變送器通常由兩部分組成：測量單元、信號處理和轉換單元。有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現場總線功能。如圖1所示。

   

1溫度變送器的檢驗、測試方法

在溫度變送器的使用過程中應定期對變送器進行檢查與性能測試，溫度變送器的日常檢查項目主要包括表1所示的內容。

在對溫度變送器進行日常檢查的同時，還應對溫度變送器的計量性能和絕緣性能進行周期性測試，通常要求檢驗周期不超過1年。

溫度變送器是絕緣性能測試應在停電情況下進行。拆下接線后用500V兆歐表測試變送器接線端子與外殼間的絕緣電阻，該電阻應符合表2要求[2]。

表1溫度變送器的日常檢查項目與要求

檢查項目	基本內容
外觀檢查	外殼有無脫漆、破損、裂痕以及被撞擊痕跡和緊固件缺損等情況。
內部檢查	檢查元器件、零配件、連接件有無缺損、斷裂、變形、腐蝕、密封不良等情況。
感溫元件檢查	感溫元件和引線，應清潔、干燥、完整、無銹，金屬電阻絲繞制整齊，無外露碰殼，骨架無破裂，無明顯彎曲，電阻體的導熱片應緊貼溫度計的保護套管內壁。保護套管完整無損，無凹痕、劃痕和顯著銹蝕。
溫井檢查	檢查溫井的安裝和銹蝕情況，應無明顯可視缺陷。

表2溫度變送器絕緣電阻技術要求

試驗部位	技術要求	說明
輸入、輸出端子短接——外殼	20MΩ	適用于二線制變送器
電源端子——外殼	50MΩ	適用于四線 制變送器
輸入、輸出端子短接——電源端子	50MΩ
輸入端子——輸出端子	20MΩ	只適用于輸入、輸出隔離的變送器

溫度變送器的計量性能檢驗可以采用兩種方式：帶傳感器檢驗、不帶傳感器檢驗[3]。

1）帶傳感器檢驗：將變送器傳感部分插入標準溫度源，通過改變標準溫度輸入，校準變送器輸出電流。

2）不帶傳感器檢驗：斷開變送器的傳感元件（熱電阻、熱電偶），使用標準電阻源及過程檢驗設備，單獨校準變送器的信號轉換部分。

以熱電阻式溫度變送器為例，如圖2、圖3為兩種檢驗方式下的校驗設備連接圖。

實際使用過程中，溫度變送器的熱電阻、熱電偶等傳感元件的出現故障及偏差的幾率相對較低，引入誤差不大，通常可以采用不帶傳感器的方式對溫度變送器進行檢驗。在要求較高場所，或對傳感元件性能及精度存在質疑的情況，則需采用帶傳感器的方式進行溫度變送器檢驗。

溫度變送器的計量性能檢驗是針對變送器的測量誤差進行校準[2]，判斷是否滿足精度要求。

1）校準點選擇：校驗點的選擇應按量程基本均布，一般應包括上限值、下限值和量程50%附近在內不少于5個點。

2）校準前調整：在斷開傳感器的情況下，用改變輸入信號的辦法對相應的輸出下限值和上限值進行調整，使其與理論的下限值和上限值相一致。

3）校準方法：帶傳感器的變送器校準時，測量順序可以先從測量范圍的下限溫度開始，然后自下而上依次測量，在每個試驗點上，待溫度源內溫度足夠穩(wěn)定后方可進行測量；不帶傳感器的變送器校準時，應從下限開始平穩(wěn)地輸入各被校點對應的信號值，讀取并記錄輸出值直至上限，然后反方向平穩(wěn)改變輸入信號依次到各個被校點，讀取并記錄輸出值直至下限。

4）數據處理：測量結果和誤差計算過程中數據處理原則：小數點后保留的位數應以修約誤差小于變送器最大允許誤差的1/10~1/20為限（相當于比最大允許誤差多取一位小數）。

2溫度變送器的調校

在溫度變送器檢驗過程中，如發(fā)現變送器的存在零點漂移、量程漂移、測量誤差超差等現象，可對變送器進行調校。智能型變送器可使用HART手操器進行調校。溫度變送器的調校內容包括：傳感器微調：調整工廠特性化曲線，使在特定溫度范圍內變送器具有好性能；模擬輸出微調：調整模擬輸出，使之與工廠標準或者控制回路相匹配。

首先，將溫度源（模擬熱電阻、熱電偶源）、手操器和數字式讀數裝置與變送器相連，使變送器與手操器之間通訊；選擇一個校驗點施加一個標準溫度（熱電阻、熱電偶）信號；將所加溫度與手操器Online（聯(lián)機）菜單上的“過程變量（PV）”相比較，如果手操器上的PV讀數與所加標準溫度不相符，則應進行傳感器微調；將手操器聯(lián)機菜單上的“模擬輸出（AO）”與數字式讀數裝置上的讀數相比較。如果手操器上的AO讀數與數字式讀數裝置的讀數不相符，則應進行輸出微調。

3溫度變送器的使用與維護

3.1溫度變送器的安裝

溫度變送器的安裝應保證其周圍的環(huán)境溫度：-25℃～+70℃，盡量安裝在無振動或振動小的地方，探頭插入的深度最好為介質管道直徑的1/2~2/3。不同型號的溫度變送器應按各自的說明書接線，如兩線、三線和四線制，對于具有安全防爆要求的儀表，接線時特別注意不能短路[4]。在本質安全防爆系統(tǒng)中使用溫度變送器時，要特別注意使用配套的安全柵。

3.2溫度變送器的維護與故障處理

變送器在運行中應保持清潔、零部件完整。原則上不允許帶電拆卸變送器或儀表接線，需要更換或拆卸時，應按防爆要求停電后進行。應定期檢查校驗各項技術指標是否符合要求。

溫度變送器的典型故障與修正措施，如表3所示。

故障現象	修正措施
毫安讀數為零	1.檢查電源級性是否接反 2.核實接線端子處的電壓（應該為10至55伏直流電） 3.檢查端子塊內的二極管是否損失 4.更換變送模塊
毫安讀數永遠等于或大于20mA	1.檢查熱電阻傳感器是否存在斷路 2.檢查傳感器引線是否存在斷路 3.更換變送模塊
毫安讀數低于4mA，顯示儀表始終為負值	1.檢查熱電阻傳感器是否存在短路 2.核實接線端子處的電壓（應該為10至55伏直流電） 3.更換變送模塊
變送器不與手操器通訊	1.檢查變送器的電源電壓（最小值為10.5伏） 2.檢查負載電阻（最小值為250歐姆） 3.檢查變送器地址是否正確 4.更換變送模塊
溫度變量讀 數不穩(wěn)定， 電流輸出不 穩(wěn)定	1.檢查傳感器保護管內是否有金屬屑、積灰現象 2.檢查變送器絕緣是否達標 3.核實接線端子處的電壓（應該為10至55伏直流電） 4.更換變送模塊

4結束語

溫度變送器作為常用的溫度計量儀表，其計量性能不僅取決于設備的出廠制造水平，同時，使用中的檢驗測試、有效的日常維護和合理的故障處理也是保障設備長期正確、有效的重要手段。